EP0071626B1 - Verfahren zur Vorbereitung der Reinigung der Brennschale sowie Vorrichtung zur Verbrennung von rückstandsreichen Altölen in einer Brennschale - Google Patents
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- EP0071626B1 EP0071626B1 EP82900545A EP82900545A EP0071626B1 EP 0071626 B1 EP0071626 B1 EP 0071626B1 EP 82900545 A EP82900545 A EP 82900545A EP 82900545 A EP82900545 A EP 82900545A EP 0071626 B1 EP0071626 B1 EP 0071626B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D5/00—Burners in which liquid fuel evaporates in the combustion space, with or without chemical conversion of evaporated fuel
- F23D5/02—Burners in which liquid fuel evaporates in the combustion space, with or without chemical conversion of evaporated fuel the liquid forming a pool, e.g. bowl-type evaporators, dish-type evaporators
- F23D5/04—Pot-type evaporators, i.e. using a partially-enclosed combustion space
- F23D5/045—Pot-type evaporators, i.e. using a partially-enclosed combustion space with forced draft
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- F23D5/12—Details
- F23D5/18—Preheating devices
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/06—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs structurally associated with fluid-fuel burners
- F23Q7/08—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs structurally associated with fluid-fuel burners for evaporating and igniting liquid fuel, e.g. in hurricane lanterns
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
- F24C5/00—Stoves or ranges for liquid fuels
- F24C5/02—Stoves or ranges for liquid fuels with evaporation burners, e.g. dish type
Definitions
- the invention relates to a method for preparing the burning of combustible, residue-rich waste oils in a furnace which is equipped at the base with an upwardly open brazier, necessary cleaning of the brazier after interrupting the fuel supply and burning out the still in the brazier flammable waste oil content.
- the invention also relates to a device for the combustion of residue-rich, combustible waste oils in a brazier, using the aforementioned method.
- Waste oils are understood to mean, in particular, collected oil mixtures that occur in the service station operation. The regeneration of these waste oils is possible in principle, but it requires energy and power, which is often not justified. In many cases, these waste oils are burned. They often contain a high proportion of dirt, that is to say, for example, highly viscous gear oil residues, grease components, carbon particles, metal abrasion and the like. These "used oils” can also contain paint residues, wood pulp parts and water. Furthermore, waste oils of the type mentioned at the outset can also be understood to include those which contain coal dust, tar oils, forming oils, refinery waste, chemical, combustible waste and coal-water-oil mixtures.
- the quality of the waste oil can be between 0 and 10,000 kcal. 0 is practically pure water. A mixture of all components is therefore required in a storage tank in order to obtain a flammable waste oil consistency.
- So-called “old oil stoves” are known, for example from CH-A-368 255.
- the known combustion device has a columnar housing, at the base of which a brazier is arranged.
- the fuel is metered into the brazier via a feed line.
- the feed line ends above the brazier, so that the waste oil drops from its mouth into the brazier.
- the device is ignited by first introducing ignitable heating oil into the brazier and igniting it with the aid of an ignition wick ("torchon"). When the brazier has warmed up sufficiently, the actual waste oil begins to flow.
- Another crude oil burner is known from US-A-3 102 577 which has a substantially closed brazier which is underlaid with electrical heating elements.
- the heating elements are used to heat the brazier to the evaporation temperature of the oil used in the ignition phase.
- heating the brazier to carry out pyrolysis of the combustion residues is not provided.
- AU-B-411325 shows an exposed, serpentine heating element with which a hot zone for the vaporization of the fuel can be produced at the bottom of the brazier.
- the heating element forms obstacles in the removal of the coked residues that arise. Subsequent heating for pyrolysis of the remaining residues is not intended.
- FR-A-1 1 388449 from which an oil burner can be seen, in which the liquid fuel is supplied from the side into the brazier.
- the side walls of the closed brazier are provided with electrical heating elements in the floor area.
- the object is to provide a method and a device for the combustion of residue-rich, combustible waste oils, which open up the possibility of facilitating the cleaning of the brazier after the waste oils have been burned.
- This task is solved with a process for preparing the cleaning of the brazier required when combustible, residue-rich waste oils are burned, in which the remaining fuel residues (bitumen slag) in the brazier with the help of an additional heat source that heats the brazier be pyrolyzed.
- the solution to the above-mentioned object can be achieved with the same means with which the combustion of flowable waste oils is also made possible.
- the empty brazier is at least partially raised to above the ignition and evaporation temperature of the waste oil by means of the additional heat source which can be switched off lying temperature heated.
- used oil is placed on the heated dish and ignited there, preferably without the aid of further measures.
- additional ignition aids for example glow starters, are used.
- the additional heat source is switched off; the combustion of the fuel that is fed in maintains itself.
- the invention further relates to a device for the combustion of residue-rich, combustible waste oils using the aforementioned method.
- the device comprises a waste oil supply nozzle and a top arranged as an evaporation device arranged in the lower part of a combustion chamber, which is provided with a heating device arranged under the brazier.
- the device is characterized in that in the bottom of the brazier a partially more heatable floor recess with a corrugated bottom structure is formed, which is located below the end of the waste oil inlet nozzle.
- the aforementioned device can of course also be operated with high-purity fuels, for example also with heating oil EL, in which hardly any amounts of ash are produced. Conversely, however, the known stoves operated with heating oil can under no circumstances be heated with waste oil. Therefore, the technical effort for the device described in the following is primarily justified for the combustion of residue-rich waste oils.
- the temperature of the brazier must reach both the ignition and the pyrolysis temperature, it must be possible to bring the brazier to a temperature higher than 400 ° C.
- the pyrolysis is carried out, for example, at a temperature of 700 to 800.degree. C., while an ignition and evaporation temperature of approx. 350 to 400.degree. Different temperatures can also be set by means of a corresponding thermostat control device, the brazier temperature T being between 400 and 800 ° C.
- the brazier is equipped with a recessed bottom with a corrugated floor structure below the end of the waste oil supply line.
- This trough has a somewhat thinner base and is locally provided with an increased heating, so that it heats up in a shorter time than the rest of the brazier.
- the trough has an oval or kidney-shaped outline and takes about 1 / 5-1 / 3 of the bottom surface of the brazier a.
- At least one additional heating device is preferably arranged below the brazier.
- These additional heating devices are preferably electrically operated heating rods or coils. Inductive heating of the brazier is also possible.
- a switchable gas burner with a burning lance ending below the brazier. It is essential that the principle of the additional heating which can be switched on and off is observed.
- the brazier should preferably have a relatively high heat capacity; it is therefore cast in particular from cast iron (DIN 1493) and then face-turned on its underside. On its upper side (flame side), the brazier is provided with concentric grooves, waffles or tufts or another surface-enhancing corrugated structure, similar to the trough area.
- the brazier On its upper side (flame side), the brazier is provided with concentric grooves, waffles or tufts or another surface-enhancing corrugated structure, similar to the trough area.
- the consequence of this structure is that the Leidenfrost phenomenon does not develop; on the contrary, such a surface structure means that good thermal contact between the used oil droplets and the surface is established very quickly.
- the size and diameter of the brazier depend on the capacity of the combustion device.
- the oil supply line preferably ends at a distance of between 2 and 20 cm, preferably between 7 and 10 cm, above the brazier or trough.
- the device for the combustion of waste oil according to FIGS. 1 and 2 has the outer shape of a so-called warm air heater.
- a reservoir 1 is arranged in the base of the device, into which the waste oil is filled.
- the storage container 1 has, for example, a capacity of 145 liters.
- a sump vessel 5 projecting downward is attached to the side of the storage container 1, in which coarse deposits separate out.
- Above the sump vessel 5, but within the storage container 1, is a cylindrical strainer 6 placed around the sump 5, which shields the entrance area of a metering oil pump.
- the oil pump 2 is usually a gear pump or another pump that can deliver and supply the used oil in a metering manner.
- the suction opening of the oil pump 2 lies within the strainer basket 6, but above the sump level.
- the oil pump 2 is driven via a shaft 4 by a motor 3, which is arranged on a cover 9 above the storage container.
- a supply line 7 adjoining the oil pump 2 is led upwards out of the strainer basket 6 and directs the pumped oil to an inflow nozzle 8.
- the oil pump 2 with its motor can be removed from the strainer basket 6 to enable cleaning after removal of the cover 9.
- the inflow capacity in the illustrated embodiment is approximately between 0.5 to 3 kg of oil per hour.
- the pumped amount of used oil can be continuously dosed within this range by means of the pump.
- the actual device according to the invention in the present case designed as a hot air-generating thermal bath 10, is externally similar in size to similar devices of the same purpose.
- the device has a housing 11 which is delimited on its base side 12 by the storage container 1.
- a heat exchanger 13 is attached to the head part of the housing 11.
- An exhaust pipe 34 leads into the atmosphere via a chimney. It is possible and appropriate to also install appropriate, known filters in this chimney.
- a burner box 14 is inserted, the rear wall of which forms part of the housing 11. This part of the housing is placed on the storage container via intermediate feet 15.
- a burner pot 18 is provided inside the burner box 14 and has a cylindrical wall which is at a distance from the wall of the burner box 14 at a distance which corresponds to approximately half the diameter of the burner pot.
- the brazier 21 has an approximately pan or plate shape. Their upright walls open from the bottom 22 of the brazier 21, so that the bowl has a larger clear width at its upper edge than corresponds to the floor area.
- the brazier 21 consists of cast iron, the wall thickness being dimensioned according to professional experience and heat capacity so that there is a constant evaporation and combustion of the incoming liquid waste oil.
- an electrical resistance wire coil 23 is installed, the lead wires lead to the outside, taking into account appropriate thermal protection conditions.
- the brazier 21 can be heated to a temperature of 350 to 800 ° C. (red heat).
- a temperature of 350 to 800 ° C. red heat
- the brazier 21 is in the area which lies directly below the mouth of the inlet connection 8 with an additional heating device, namely a further high-temperature coil 28.
- This high-temperature coil 28 lies directly under a recessed bottom 27 in the bottom 22 of the brazier 21, which in the present case has an approximately kidney-shaped shape (FIG. 4) and about 25% of the Occupies the bottom surface of the brazier 21.
- the bottom recess 27 is provided with a corrugated structure, which is intended to enable the old oil droplets which have fallen into the bottom recess 27 to be broken up directly and to make as large an irregular contact with the heated surface as possible phenomenon, that is, the formation of a vapor layer around the droplet that prevents rapid evaporation.
- the bowl area When ignited, the bowl area also heats up considerably more than the rest of the brazier. A considerable amount of heat is therefore concentrated on a small amount of waste oil, so that this amount evaporates immediately. This gives the possibility that the first drop falling on the brazier 21 brings about the ignition, since it strikes in the region of the depression and bursts there and evaporates immediately. This first droplet is ignited in an environment in which there is excess air. No smoke occurs because the ignition is almost explosive.
- a temperature sensor 37 is also installed below the brazier 21 and can also be connected directly to the brazier 21. This temperature sensor is used to monitor and control the processes, as will be described below.
- the brazier 21 is surrounded by the burner pot 18. Above the edge of the brazier 21, the jacket of the burner pot 18 is provided with numerous air bores 20 through which the combustion air enters.
- a support shoulder 38 is stamped into the jacket, on which a glow hood 40 rests on the edge.
- This cast steel hood 40 which can be heated to red heat, is also provided with perforations 41, so that the combustion gases, including those which have not yet been completely burned, can pass through the perforations 41 and burn in the area of the hood 40.
- the hood 40 has approximately the shape of a truncated cone, which has at its upper end a further opening 42 into which a glow plug insert can be inserted.
- the glow plug insert consists of thin wire coils, of refractory wire. This glows after a short burning time, so that even in its area good afterburning is guaranteed. These parts ensure that all combustible components of the waste oil also burn, completely to form H 2 0 and CO Z.
- the hot, partially still burning and burned gases are passed through a combustion chamber 30, which directly adjoins the burner box 14 upwards, through the lateral surfaces of the glow hood 40, which form an angle of approximately 30 to 60 ° with respect to the horizontal.
- the combustion chamber 30 is also cylindrical.
- the jacket 31 of the combustion chamber 30 is wing-like provided with numerous radiation fins 32, which improve the thermal contact with the air flowing past on the outside.
- the combustion chamber 30 is closed at the top by a cover 33 and opens into an outlet opening 34, which is directly connected to the labyrinth heat exchanger 13.
- the inflow nozzle 8 is shown.
- the mouth 50 of the inflow nozzle ends freely within the burner pot 18 above the brazier trough 27 at a height of approximately 15 centimeters above the surface.
- the inclination of the inlet connection 8 with respect to the horizontal is approximately between 25 and 35 °.
- the clear cross-sectional area of the inlet connection 8 is substantially larger than that of the oil supply line 7, which ends at the inlet connection 8.
- the inlet connector is also equipped with the same clear cross-sectional area from the inlet opening 51 to its bottom mouth 50. The cross-section of the opening does not narrow.
- the oil pumped by the oil pump 2 through the inlet opening 51 therefore flows primarily on the lower, inner lateral surface of the inlet connection, increasing in speed, down to the mouth 50. There it emerges and is broken up into fine droplets at the edge.
- This flow principle largely prevents incrustation or clogging of the inlet connector 8.
- the internal cavity of the inlet connector is in communication with the atmosphere. It is therefore not possible for the oil to flow back into the nozzle into the fuel line 7.
- a cleaning piston 52 which is displaceable within the nozzle cavity is provided, which, as shown in FIG. 6, has approximately the shape of a Maltese cross on average, with free spaces 54 being left between the arms 53 of the piston, through which the used oil despite installed Piston can flow.
- the cleaning piston 52 is guided out of a cover 56 of the connector 8 with a rod 55 and ends in a knob 57.
- a helical spring 58 is installed between the knob and the cover. against the force of the spring 58, the piston 52 must be pressed inwards, and automatically pushes out into the old position after each pressing. This ensures that the area of the mouth 50 is always exposed.
- the Maltese cross shape of the piston is therefore selected so that scrapers or cutting edges can be attached to the heads touching the inside of the inflow nozzle 8.
- the automatic program of the warm air heater is set so that the brazier is heated before the first oil runs in.
- automatic ignition usually occurs due to the high temperature of the brazier in the area of the trough, it must be ensured, however, that used oils with relatively high levels of ignition are reliably ignited.
- an ignition device 39 is provided, which is provided with an incandescent body 45, which is installed concentrically in the tubular housing of the ignition device 39.
- the filament consists of a perforated, ceramic tube with a built-in heating coil.
- the program control brings the incandescent body to red heat before the oil is admitted, so that the fuel-air mixture ignites immediately. The measures mentioned prevent the occurrence of smoke.
- the ignition can also be carried out with the aid of an infrared reflector igniter 46 (FIG. 3).
- a heating coil 48 is arranged within a reflector housing 47. The heat radiation is focused in the region of the trough 27 and likewise leads to an inflammatory point.
- an air line 49 to the reflector igniter 46 which, at the moment of ignition, directs a flow of combustion air onto the ignition area.
- the aforementioned devices serve to safely ignite the used oil.
- a photocell arrangement 24 (FIG. 2) monitoring the burning process is also built into the wall of the burner box 14 and into the burner pot 18, the associated photocell 25 essentially receiving the radiation emanating from the area of the depression 27 within the brazier.
- the Fo Cell arrangement 24 takes over the continuous monitoring of the burning process.
- the photocell arrangement 24, which essentially consists of an eyepiece tube, is also provided with a cooling air connection piece 26, which is supplied with cooling air, which reaches the end of the eyepiece tube and also blows into the combustion area of the depression. This ensures that the combustion area is always supplied with combustion air, so that as long as there is still unburned waste oil in the brazier 21, combustion is also maintained.
- the flame only extinguishes when there is no longer any combustible material, and this extinguishing is then also reliably observed by the photocell arrangement 24.
- the air flow is explained with reference to FIGS. 1 and 7.
- the suction openings for the room air to be heated and that of the combustion air are above the floor at a height of around 1.40 meters. This arrangement has been chosen so that no vapors of low-boiling organic compounds are sucked into the floor area, which could possibly lead to deflagration within the combustion chamber volume.
- a suction opening 70 for the combustion air is shown in FIG. 7.
- the sucked-in air is fed to a combustion air blower 72, which presses the combustion air, metered according to the corresponding heat output, into the burner box.
- the air is distributed within the burner box and is pressed through the perforations 20 into the burner pot, where the combustion takes place or the fuel gases are generated.
- the afterburning then takes place within the combustion chamber 30.
- the burned gases enter the heat exchanger 13 and leave it as exhaust gas through the exhaust pipe 34.
- the room air or the fresh air to be heated is drawn through an opening 74 with a larger cross section and is fed through a guide channel 75 to a warm air blower 76, which guides the air to be heated upward through the heat exchanger 13 to the exchanger elements heated by the exhaust gases.
- the heated air passes through the head 77 of the thermal bath 10 to various air outlets: air outlet 78 in the upper region and a lower air outlet 79 in the lower region.
- the air duct is isolated by correspondingly insulated walls of the housing 11.
- the hot burner parts inside the device 10 are prevented from coming into contact with the outside world at all. Burning on the outer parts of the device is therefore not possible.
- a tank fill indicator 80 with a corresponding float 81 and an oil drain screw 82 is provided on the sump 5.
- the brazier 18 including the additional heating device is arranged in a drawer 83 which can be pulled out relative to the housing.
- Another fuse is also provided for safe operation.
- the flame should go out and the oil supply is not interrupted, unburned fuel runs over the edge of the brazier 21 after a certain time.
- an overflow control sensor 87 is located in the lower part of the housing intended.
- the furnace function is controlled by an electronic control 88, which is attached to the side of the housing 11 in a switch box.
- the brazier 21 is empty. After switching on the hot air heater, the heating coil 23 and the high-temperature coil 28 are acted upon by heating current. They allow the bowl to heat up to a total temperature of around 400 ° C and 800 ° C in the bowl area. With the help of the temperature sensor 37, the temperature of the brazier 21 is continuously monitored.
- the oil pump 2 is started. A thin stream of used oil is brought into motion via the line and via the inlet connection 8 and flows in fine droplet form through the mouth 50 into the brazier 27.
- the ignition device 45 or 46 has also started to operate. The first drop that falls on the heated trough bursts there and is immediately vaporized intensively and briefly. As tests have shown, ignition takes place immediately, so that the further, flowing oil is also set on fire immediately.
- the resistance wire coil 23 remains switched on during this first ignition process, but is kept at a lower temperature.
- the other, falling oil droplets burst and immediately come into intensive contact with the surface of the brazier. Since the ignition temperature has been exceeded, this ignites above the brazier. fuel-air mixture immediately.
- the fan 72 is also switched on, which ensures a constant flow of combustion air.
- the flame emanating from the brazier has heated the brazier to such an extent that the combustion maintains itself. It is assumed that the brazier has a relatively high heat capacity due to its material.
- the oil pump 2 is switched off via a time delay relay and the fan 72 is also switched off after a further time delay. After a certain time, the ignition process can then be repeated. However, it is usually not necessary to repeat the ignition. During the combustion, only the oil pump 2 and the combustion air blower 72 are in operation to maintain the flame. The other heating and ignition devices mentioned in the description are switched off during this time. The incoming warm air blower pushes indoor or outdoor air through the various heat exchangers. The warmed air never comes into direct contact with the exhaust gases.
- the device 10 is switched off by interrupting the oil flow by switching off the oil pump 2. After a further time delay, the combustion air blower 72 is switched off. As long as there are still combustible waste oil residues inside the shell, these are still burned by the small amounts of air which are drawn in by the photocell arrangement 24 and the stationary combustion air blower 72 and the flame is observed by the photocell 25.
- the resistance wire coil 23 is switched on and the pyrolyzing is initiated. After the combustion process had ended, a viscous, solid bitumen slag had formed in the shell due to the relatively large amount of foreign substances in the waste oil, but this still largely contained carbon and other combustible substances.
- the resistance wire coil 23 heats the brazier up to a temperature of 600 to 700 ° C.
- the heating unit including the brazier is located in a drawer 83, this part of the device can be pulled out. Maintenance and repair work are much easier.
- the device described above is suitable both for heating rooms and for generating steam or hot water. It can be kept in operation fully automatically. Their maintenance is largely problem-free. In particular, the amount of ash is reduced to a level previously unknown in so-called waste oil stoves. During operation, it has also been shown that fly ash, which may contain polluting parts of heavy metal, can be easily removed using filter devices.
- An intensive heat exchange is also carried out through the lamellar-coated jacket of the combustion chamber 30.
- These fins are made of copper, for example.
- the air outlet openings are adjustable in direction and intensity. According to measurements, the exhaust gas temperatures are around 180 to 200 ° C.
- the CO Z content of the exhaust gases is measured at around 10% by volume. This results in an overall efficiency of 92%. Due to the meterability of the combustion air via the combustion air blower 72 and that of the waste oil via the oil pump 2, stoichiometric combustion can also be practically maintained. The soot content is extremely low. Only very small amounts of soot can be observed even at the beginning of the combustion process.
- the device can easily be operated up to an amount of 0.5 kg of waste oil per hour. With this small supply, only one entertainment flame is practically maintained in the brazier. Even with these low throughputs, stoichiometric conditions can still be maintained. It is possible to restart the power in a short time.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung der bei Verbrennung von brennbaren, rückstandsreichen Altölen in einem Ofen, der an seiner Basis mit einer nach oben offenen Brennschale ausgestattet ist, erforderlichen Reinigung der Brennschale nach Unterbrechung der Brennstoff-Zufuhr und Ausbrennen des noch in der Brennschale befindlichen brennbaren Altöl-Anteils. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zur Verbrennung von rückstandsreichen, brennbaren Altölen in einer Brennschale, unter Anwendung des vorgenannten Verfahrens.
- Unter Altölen werden insbesondere gesammelte Ölgemische verstanden, die im Tankstellenbetrieb anfallen. Die Regenerierung dieser Altöle ist zwar im Prinzip möglich, erfordert jedoch einen Energie- und Leistungseinsatz, der oftmals nicht gerechtfertigt ist. In vielen Fällen werden daher diese Altöle verbrannt. Sie enthalten einen oftmals hohen Schmutzanteil, das heißt zum Beispiel hochviskose Getriebeölreste, Schmierfettanteile, Kohlenstoffpartikel, Metallabrieb und dergleichen. Diese »Altöle« können auch Farbreste, Holzschliff-Teile und Wasser enthalten. Ferner können unter Altölen der eingangs genannten Art auch solche verstanden werden, die Kohlestaub, Teeröle, Bildenöle, Raffinerie-Abfälle, chemische, brennbare Abfälle sowie Kohle-Wasser-Ölgemische enthalten. Wesentlich ist, daß das Gemisch sich bei entsprechender Erwärmung in der Verbrennung selbst unterhält und daß es wenigstens Anteile einer nach Verdampfung brennbaren Flüssigkeit enthält. Die Qualität des Altöls, bezogen auf den Heizwert des Brennstoffes, kann zwischen 0 bis 10 000 kcal liegen. Bei 0 handelt es sich praktisch um reines Wasser. In einem Vorratstank ist daher eine Mischung aller Bestandteile erforderlich, um eine brennbare Altölkonsistenz zu erhalten.
- Sogenannte »Altölöfen« sind bekannt, beispielsweise aus der CH-A-368 255. Die bekannte Verbrennungsvorrichtung weist ein säulenförmiges Gehäuse auf, an dessen Basis eine Brennschale angeordnet ist. Der Brennschale wird der Brennstoff über eine Zufuhrleitung dosiert zugeführt. Die Zufuhrleitung endet oberhalb der Brennschale, so daß von ihrer Mündung das Altöl tropfenweise in die Brennschale fällt. Die Vorrichtung wird dadurch gezündet, daß zunächst in die Brennschale zündfähiges Heizöl eingeführt wird und dieses mit Hilfe eines Zünddochtes (»torchon«) entzündet wird. Hat die Brennschale sich ausreichend erwärmt, beginnt der Zustrom des eigentlichen Altöls.
- Wird die Altölzufuhr abgestellt, so brennt die Flamme noch eine gwisse Zeit weiter, bis alle verdampfbaren Reste ausgebrannt sind. Während des Ausbrennens erreicht die Temperatur der eigentlichen Brennschale etwa 350 bis 400° C. Diese Temperatur läßt hochviskose, klhlenstoffreiche Bitumenreste, kohlenstoffreiche »Schlakke« usw. in der Brennschale übrig, wobei diese Stoffe eine sehr innige und schwer zu lösende Verbindung mit der Brennschale eingehen. Diese als »Bitumen-Schlacke« bezeichneten Reste müssen daher nach Verbrennung von ca. 30 bis 80 Litern Altöl aus der Schale mühsam herausgekratzt oder -geschlagen werden.
- Aus der US-A-3 102 577 ist ein weiterer Rohölbrenner bekannt, der eine im wesentlichen geschlossene Brennschale aufweist, die mit elektrischen Aufheizelementen unterlegt ist. Die Aufheizelemente dienen dazu, in der Zündphase die Brennschale auf die Verdampfungstemperatur des eingesetzten Öles zu erwärmen. Eine Erhitzung der Brennschale zur Durchführung einer Pyrolyse der Verbrennungsreste ist jedoch nicht vorgesehen.
- Die AU-B-411325 zeigt ein freiliegendes, schlangenförmiges Heizelement, mit dem eine heiße Zone für die Verdampfung des Brennstoffes am Boden der Brennschale herstellbar ist.
- Das Heizelement bildet allerdings Hindernisse bei der Beseitigung der entstehenden verkokten Reste. Eine nachträgliche Erhitzung für eine Pyrolyse der verbleibenden Reste ist nicht vorgesehen.
- Schließlich sei auf die FR-A-1 1 388449 hingewiesen, aus der ein Ölbrenner ersichtlich ist, bei dem die Zufuhr des flüssigen Brennstoffes von der Seite her in die Brennschale erfolgt. Die Seitenwände der geschlossenen Brennschale sind im Bodenbereich mit elektrischen Heizelementen versehen. Zwar ist das Problem der Bildung eines verkokten Rückstandes gesehen worden; die Bildung dieser Rückstände soll vermieden werden durch Erreichen einer höheren Brenntemperatur aufgrund der Formgebung und Konstruktion der Brennschale. Es wird aber nicht erwähnt, daß die elektrische Heizung so angelegt ist, daß eine Pyrolyse der Rückstände erfolgen kann.
- Es stellt sich damit gegenüber dem Stand der Technik die Aufgabe, zur Verbesserung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbrennung von rückstandsreichen, brennbaren Altölen anzugeben, die die Möglichkeit eröffnen, die Reinigung der Brennschale nach dem Verbrennen von Altölen zu erleichtern.
- Diese Aurgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Vorbereitung der bei Verbrennung von brennbaren, rückstandsreichen Altölen erforderlichen Reinigung der Brennschale, bei dem die verbleibenden Brennstoff-Reste (Bitumen- Schlacke) in der Brennschale mit Hilfe einer zusätzlich ei!.LUschaltenden, die Brennschale beheizenden Wärmequelle pyrolisiert werden.
- Die Lösung der vorgenannten Aufgabe kann damit im Prinzip mit denselben Mitteln erreicht werden, mit denen auch die Verbrennung von fließfähigen Altölen ermöglicht wird. Vor der Zündung des Altöls wird die leere Brennschale mittels der abschaltbaren zusätzlichen Wärmequelle wenigstens partiell auf eine oberhalb der Zünd- und Verdampfungstemperatur des Altöls liegende Temperatur erhitzt. Anschließend wird Altöl auf die erhitzte Schale gebracht und dort, vorzugsweise ohne Zuhilfenahme weiterer Maßnahmen, gezündet. Allerdings ist es auch denkbar, daß zusätzliche Zündhilfsmittel, beispielsweise Glühzünder, verwendet werden.
- Nach erfolgter Zündung wird die zusätzliche Wärmequelle abgeschaltet; die Verbrennung des weiter zugeführten Brennstoffes unterhält sich allein.
- Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Verbrennung von rückstandsreichen, brennbaren Altölen unter Anwendung des vorgenannten Verfahrens. Die Vorrichtung umfaßt einen Altölzuflußstutzen sowie eine im unteren Teil einer Brennkammer angeordnete, nach oben offene Brennschale als Verdampfungsvorrichtung, die mit einer unter der Brennschale angeordneten Heizeinrichtung versehen ist. Gekennzeichnet ist die Vorrichtung dadurch, daß im Boden der Brennschale eine partiell stärker erhitzbare Bodenmulde mit einer geriffelten Bodenstruktur ausgebildet ist, die sich unterhalb des Endes des Altöl-Zuflußstutzens befindet. Die vorgenannte Vorrichtung kann selbstverständlich auch mit hochreinen Brennstoffen, beispielsweise auch mit Heizöl EL, betrieben werden, bei denen kaum Aschemengen anfallen. Umgekehrt können jedoch die bekannten, mit Heizöl betriebenen Öfen allerdings auf keinen Fall mit Altöl beheizt werden. Daher ist der technische Aufwand für die im folgenden beschriebene Vorrichtung in erster Linie nur gerechtfertigt für die Verbrennung von rückstandsreichen Altölen.
- Da die Temperatur der Brennschale sowohl die Zünd- als auch die Pyrolyse-Temperatur erreichen muß, muß es möglich sein, die Brennschale auf eine Temperatur höher als 400°C zu bringen. Die Pyrolyse wird beispielsweise bei einer Temperatur von 700 bis 800°C durchgeführt, während bei üblichen Altölen, die im Tankstellenbetrieb anfallen, eine Zünd- und Verdampfungstemperatur von ca. 350 bis 400°C ausreichend ist. Durch eine entsprechende Thermostat-Regelvorrichtung können auch verschiedene Temperaturen eingestellt werden, wobei die Brennschalen-Temperatur T zwischen 400 und 800° C liegt.
- Zur Einsparung von Energie und zur schnelleren Erwärmung vor dem Zündvorgang ist die Brennschale mit einer, mit einer geriffelten Bodenstruktur versehenen Bodenmulde unterhalb des Endes der Altöl-Zufuhrleitung ausgestattet. Diese Mulde hat einen etwas dünneren Boden und ist lokal mit einer verstärkten Heizung versehen, so daß sie sich in kürzerer Zeit als der übrige Bereich der Brennschale aufheizt. Die Mulde hat einen ovalen oder nierenförmigen Umriß und nimmt etwa 1/5 bis 1/3 der Bodenfläche der Brennschale ein.
- Um das eingangs genannte Verfahren zusätzlich zum üblichen Brennerbetrieb durchführen zu können, ist vorzugsweise unterhalb der Brennschale wenigstens eine zusätzliche Heizvorrichtung angeordnet. Diese zusätzlichen Heizvorrichtungen sind vorzugsweise elektrisch betriebene Heizstangen oder -wendel. Auch eine induktive Beheizung der Brennschale ist möglich. Für besondere Fälle ist auch denkbar, einen zuschaltbaren Gasbrenner mit einer unterhalb der Brennschale endenden Brennlanze einzusetzen. Wesentlich ist, daß das Prinzip der ein- und ausschaltbaren Zusatzheizung gewahrt ist.
- Die Brennschale soll vorzugsweise eine relativ hohe Wärmekapazität haben; sie wird daher insbesondere aus Gußeisen (DIN 1493) gegossen und anschließend an ihrer Unterseite plangedreht. An ihrer Oberseite (Flammseite) wird die Brennschale ähnlich wie der Muldenbereich, mit konzentrischen Rillen, Waffelungen oder Bukkeln oder einer anderen oberflächenvergrößernden Riffelstruktur versehen. Diese Struktur hat zur Folge, daß sich das Leidenfrost'sche Phänomen nicht ausbildet; vielmehr führt eine solche Oberflächenstruktur dazu, daß sehr schnell ein guter Wärmekontakt zwischen den Altöltröpfchen und der Oberfläche hergestellt ist. Größe und Durchmesser der Brennschale richten sich nach der Kapazität der Verbrennungsvorrichtung.
- Die Ölzufuhrleitung endet vorzugsweise in einer Entfernung von zwischen 2 und 20 cm, vorzugsweise zwischen 7 und 10 cm, oberhalb der Brennschale bzw. der Mulde. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Energie, die in den fallenden Öltröpfchen steckt, diese zerteilt und damit einen schnelleren Verdampfungseffekt möglich macht. Das in der Anfangsphase zu beobachtende Leidenfrost'sche Phänomen, das einer raschen Verdampfung der Tröpfchen entgegenwirkt, wird dann durch die große Anzahl relativ kleiner Tröpfchen praktisch völlig unterdrückt.
- Weitere Merkmale, die in den Unteransprüchen genannt sind, werden anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, erläutert. Es zeigt
- Fig. 1 eine Vorrichtung zur Verbrennung von Altölen gemäß Erfindung, von der Seite gesehen;
- Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 von vorne gesehen;
- Fig. 3 eine detaillierte Darstellung mit einer anderen Zündvorrichtung;
- Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil der Brennschale mit der Mulde;
- Fig. 5 und 6 einen Ölzufuhrstutzen mit Reinigungsvorrichtung, von der Seite und von vorne gesehen;
- Fig. 7 eine spezielle Art der Frischluftzufuhr.
- Die Vorrichtung zur Verbrennung von Altöl gemäß den Fig. 1 und 2 hat die äußere Gestalt einer sogenannten Warmlufttherme. Im Sockel der Vorrichtung ist ein Vorratsbehälter 1 angeordnet, in den das Altöl eingefüllt wird. Der Vorratsbehälter 1 hat beispielsweise ein Fassungsvermögen von 145 Litern. Seitlich am Vorratsbehälter 1 ist ein nach unten vorstehendes Sumpfgefäß 5 angebracht, in dem sich grobe Ablagerungen abscheiden. Oberhalb des Sumpfgefäßes 5, jedoch innerhalb des Vorratsbehälters 1, ist ein zylindrischer Siebkorb 6 rund um das Sumpfgefäß 5 gestellt, der den Eingangsbereich einer dosierenden Ölpumpe abschirmt. Die Ölpumpe 2 ist üblicherweise eine Zahnradpumpe oder eine andere Pumpe, die dosierend das Altöl fördern und zuführen kann.
- Wie erkennbar, liegt die Ansaugöffnung der Ölpumpe 2 innerhalb des Siebkorbes 6, aber oberhalb des Sumpfniveaus. Die Ölpumpe 2 wird über eine Welle 4 von einem Motor 3 angetrieben, der oberhalb des Vorratsbehälters auf einem Deckel 9 angeordnet ist. Eine sich an die Ölpumpe 2 anschließende Zuführungsleitung 7 ist aus dem Siebkorb 6 nach oben herausgeführt und leitet das gepumpte Öl zu einem Zuflußstutzen 8. Die Ölpumpe 2 mit ihrem Motor kann zur Ermöglichung der Reinigung nach Abnahme des Deckels 9 aus dem Siebkorb 6 herausgenommen werden. Die Zuflußkapazität liegt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa zwischen 0,5 bis 3 kg Öl pro Stunde. Mittels der Pumpe ist die gepumpte Altölmenge innerhalb dieses Bereiches stufenlos dosierbar.
- Unterhalb des als Sockel gestalteten Vorratsbehälters 1 sind vier Tragefüße 17 angebracht, die zum Niveauausgleich höhenverstellbar sind.
- Die eigentliche Vorrichtung gemäß Erfindung, im vorliegenden Fall als warmlufterzeugende Therme 10 gestaltet, ist äußerlich in ihren Abmessungen ähnlich bekannten Vorrichtungen gleicher Zweckbestimmung. Die Vorrichtung besitzt ein Gehäuse 11, das an seiner Grundseite 12 vom Vorratsbehälter 1 begrenzt ist. An das Kopfteil des Gehäuses 11 ist ein Wärmetauscher 13 angebaut. Eine Abgasleitung 34 führt über eine Esse in die Atmosphäre. Es ist möglich und angebracht, in diese Esse auch noch entsprechende, bekannte Filter einzubauen.
- In den unteren Teil des Gehäuses 11 ist ein Brennerkasten 14 eingesetzt, dessen Rückwand einen Teil des Gehäuses 11 bildet. Über Zwischenfüße 15 ist dieser Teil des Gehäuses auf den Vorratsbehälter gestellt. lnnerha!b des Brennerkastens 14 ist ein Brennertopf 18 vorgesehen, der eine zylindrische Wandung besitzt, die in einem Abstand, der etwa der Hälfte des Brennertopf-Durchmessers entspricht, Abstand von der Wand des Brennerkastens 14 hat.
- In den Boden des Brennertopfes 18 ist eine Heiz- und Isolierplatte 19 eingelassen, auf die eine Brennschale 21 aufgesetzt ist. Die Brennschale 21 hat eine etwa pfannen- oder tellerförmige Gestalt. Ihre aufrechtstehenden Wände öffnen sich vom Boden 22 der Brennschale 21, so daß die Schale an ihrem oberen Rand eine größere lichte Weite hat, als der Bodenfläche entspricht. Die Brennschale 21 besteht aus Gußeisen, wobei die Wandstärke nach fachmännischen Erfahrungen und Wärmekapazität so bemessen ist, daß eine dauernde Verdampfung und Verbrennung des zulaufenden, flüssigen Altöls gegeben ist. In die Heiz- und Isolierplatte 19, und zwar direkt unterhalb des Bodens der Brennschale 21, ist eine elektrische Widerstandsdraht wendel 23 eingebaut, deren Zuleitungsdrähte unter Beachtung entsprechender Wärmeschutzbedingungen nach außen führen. Mit Hilfe der Wendel 23 kann die Brennschale 21 auf eine Temperatur von 350 bis 800" C (Rotglut) erhitzt werden. Um eine partiell stärkere Erhitzung der Brennschale zu ermöglichen, ist diese in dem Bereich, der direkt unterhalb der Mündung des Zuflußstutzens 8 liegt, mit einer zusätzlichen Heizvorrichtung, nämlich einer weiteren Hochtemperaturwendel 28, versehen. Diese Hochtemperaturwendel 28 liegt direkt unter einer in den Boden 22 der Brennschale 21 eingelassenen Bodenmulde 27, die im vorliegenden Falle eine etwa nierenförmige Gestalt hat (Fig. 4) und etwa 25% der Bodenfläche der Brennschale 21 einnimmt. Die Bodenmulde 27 ist mit einer Riffelstruktur versehen. Sie soll ermöglichen, daß die in die Bodenmulde 27 gefallenen Altöltröpfchen direkt zerschlagen werden und einen möglichst unregelmäßigen, großflächigen Kontakt mit der erhitzten Oberfläche finden. Diese Maßnahmen dienen zur Verhinderung des Leidenfrost'schen Phänomens, das heißt der Ausbildung einer Dampfschicht um die Tröpfchen, die das schnelle Verdampfen verhindert. Bei der Zündung erhitzt sich der Muldenbereich auch wesentlich stärker als der übrige Bereich der Brennschale. Auf eine kleine Menge Altöl wird daher eine erhebliche Wärmemenge konzentriert, so daß diese Menge sofort verdampft. Damit ist die Möglichkeit gegeben, daß schon der erste, auf die Brennschale 21 fallende Tropfen die Zündung herbeiführt, da er im Bereich der Mulde auftrifft und dort zerplatzt und sofort verdampft. Die Zündung dieses ersten Tröpfchens erfolgt in einer Umgebung, in der Luftüberschuß besteht. Es tritt kein Qualm auf, da die Zündung fast explosionsartig erfolgt.
- Unterhalb der Brennschale 21 ist ferner ein Temperaturfühler 37 eingebaut, der auch direkt mit der Brennschale 21 verbunden sein kann. Dieser Temperaturfühler dient zur Überwachung und Steuerung der Abläufe, wie sie noch weiter unten beschrieben werden. Wie bereits angedeutet, ist die Brennschale 21 von dem Brennertopf 18 umgeben. Oberhalb des Randes der Brennschale 21 ist der Mantel des Brennertopfes 18 mit zahlreichen Luftbohrungen 20 versehen, durch die hindurch die Verbrennungsluft eintritt. Etwa im oberen Drittel des Brennertopfes 18 ist ein Auflageabsatz 38 in den Mantel eingeprägt, auf dem eine Glühhaube 40 randseitig aufliegt. Diese, aus Stahlguß bestehende, auf Rotglut erhitzbare Haube 40 ist ebenfalls mit Perforationen 41 versehen, so daß die Verbrennungsgase, darunter auch die noch nicht vollständig verbrannten, durch die Perforationen 41 hindurchtreten und im Bereiche der Haube 40 nachverbrennen können. Die Haube 40 hat etwa die Form eines Kegelstumpfes, der an seinem oberen Ende eine weitere Öffnung 42 aufweist, in die ein Glühkon vertoreinsat143 einlegbar ist Der Glühkonvertnr einsatz besteht aus dünnon Drahtwendeln, aus feuerfestem Draht. Dieser glüht nach kurzer Brennzeit, so daß auch in seinem Bereich eine gute Nachverbrennung gewährleistet ist. Durch diese Teile ist gewährleistet, daß sämtliche brennbaren Bestandteile des Altöls auch verbrennen, und zwar vollständig zu H20 und COZ.
- Durch die Mantelflächen der Glühhaube 40, die etwa einen Winkel von 30 bis 60° gegenüber der Waagerechten bilden, werden die heißen, teilweise noch brennenden und verbrannten Gase durch eine Brennkammer 30 geführt, die sich unmittelbar an den Brennerkasten 14 nach oben hin anschließt. Die Brennkammer 30 ist ebenfalls zylindrisch gestaltet. Der Mantel 31 der Brennkammer 30 ist flügelartig mit zahlreichen Abstrahlungslamellen 32 versehen, die den Wärmekontakt mit der außen vorbeiströmenden Luft verbessern. Die Brennkammer 30 ist nach oben durch einen Deckel 33 abgeschlossen und mündet in eine Auslaßöffnung 34, an die sich unmittelbar der Labyrinth-Wärmetauscher 13 anschließt.
- In den Fig. 1 sowie 5 und 6 ist der Zuflußstutzen 8 dargestellt. Die Mündung 50 des Zuflußstutzens endet frei innerhalb des Brennertopfes 18 oberhalb der Brennschalenmulde 27 in einer Höhe von etwa 15 Zentimetern oberhalb der Oberfläche. Die Neigung des Zuflußstutzens 8 gegenüber der Waagerechten liegt etwa zwischen 25 und 35°. Zu bemerken ist außerdem, daß die lichte Querschnittsfläche des Zuflußstutzens 8 wesentlich größer ist als die der Öl-Zufuhrleitung 7, die am Zuflußstutzen 8 endet. Der Zuflußstutzen ist außerdem von der Eintrittsöffnung 51 bis zu seiner untenliegenden Mündung 50 mit derselben lichten Querschnittsfläche ausgestattet. Der Öffnungsquerschnitt verengt sich also nicht. Das durch die Ölpumpe 2 durch die Eintrittsöffnung 51 gepumpte Öl fließt demnach in erster Linie auf der unteren, inneren Mantelfläche des Zuflußstutzens, dabei an Geschwindigkeit zunehmend, nach unten zur Mündung 50. Dort tritt es aus und wird an der Kante in feine Tröpfchen zerteilt. Dieses Fließprinzip verhindert weitgehend eine Verkrustung oder Verstopfung des Zuflußstutzens 8. Um zu verhindern, daß der Zuflußstutzen 8 sich zu stark erwärmt, ist er außerdem so angeordnet, daß er von der Vorderseite des Brennerkastens 14 durch den luftführenden Raum 16 hindurchreicht und nur auf einem relativ kurzen Stück innerhalb des Brennertopfes 18 liegt. Außerdem steht der innere Hohlraum des Zuflußstutzens mit der Atmosphäre in Verbindung. Es kann daher kein Zurückfließen des Öles im Stutzen in die Brennstoffleitung 7 erfolgen.
- Wegen der sehr unterschiedlichen Qualität des Altöls kann es in schwierigen Ausnahmefällen auch zu einer Ablagerung innerhalb des Zuflußstutzens 8 kommen. Für diesen Fall ist ein innerhalb des Stutzenholraumes verschiebbarer Reinigungskolben 52 vorgesehen, der, wie die Fig. 6 zeigt, im Schnitt etwa die Form eines Malteserkreuzes hat, wobei zwischen den Armen 53 des Kolbens jeweils Freiräume 54 gelassen sind, durch die das Altöl trotz eingebautem Kolben fließen kann. Der Reinigungskolben 52 ist mit einer Stange 55 aus einem Deckel 56 des Stutzens 8 herausgeführt und endet in einem Knauf 57. Eine Schraubenfeder 58 ist zwischen Knauf und Deckel eingebaut. Gegen die Kraft der Feder 58 muß der Kolben 52 nach innen gedrückt werden, wobei nach jedem Eindrücken er selbsttätig wieder in die alte Stellung herausrückt. Damit ist sichergestellt, daß der Bereich der Mündung 50 immer freiliegt. Die Malteserkreuzform des Kolbens ist deshalb gewählt, damit an den, die Innenseite des Zuflußstutzens 8 berührenden Köpfen jeweils Schaber oder Schneiden angebracht sein können.
- Schrägstellung und frequente Reinigung wirken zusammen, daß ein ungehinderter, sich beschleunigender Ölstrom innerhalb des Zuflußstutzens 8 hergestellt wird, der sich in kleine Tröpfchen zerteilt, wobei die senkrechte Geschwindigkeitskomponente sich weitgehend den Tröpfchen mitteilt und zu einer Erhöhung der kinetischen Energie dieser Tröpfchen führt. Teile, die vom Kolben 52 abgeschabt werden, fallen ebenfalls mit in die Brennschale und werden dort verbrannt oder pyrolysiert.
- Die Programmautomatik der Warmlufttherme ist so eingestellt, daß zunächst die Erhitzung der Brennschale erfolgt, bevor das erste Öl einläuft. Wenn auch üblicherweise aufgrund der hohen Temperatur der Brennschale im Bereich der Mulde eine selbsttätige Zündung eintritt, so muß jedoch sichergestellt werden, daß auch Altöle mit relativ hochzündenden Anteilen zuverlässig gezündet werden. Hierfür ist eine Zündvorrichtung 39 vorgesehen, die mit einem Glühkörper 45 versehen ist, der konzentrisch in das tubusförmige Gehäuse der Zündvorrichtung 39 eingebaut ist. Der Glühkörper besteht aus einem perforierten, keramischen Rohr, mit einer eingebauten Heizwendel. Durch die Programmsteuerung wird vor dem Einlassen des Öls der Glühkörper auf Rotglut gebracht, so daß das Brennstoff-Luftgemisch sofort zündet. Durch die erwähnten Maßnahmen wird verhindert, daß es zu einer Qualmentstehung kommt.
- Anstelle des Glühkörpers 45 kann die Zündung auch mit Hilfe eines Infrarot-Reflektorzünders 46 (Fig. 3) vorgenommen werden. Bei diesem Zünder ist innerhalb eines Reflektorgehäuses 47 eine Heizspirale 48 angeordnet. Die Wärmestrahlung wird im Bereich der Mulde 27 fokussiert und führt ebenfalls zu einem entzündenden Punkt. Darüber hinaus ist es möglich, mit dem Reflektorzünder 46 eine Luftleitung 49 zu verbinden, die im Augenblick des Zündens einen Verbrennungsluftstrom auf den Zündbereich richtet.
- Die vorgenannten Vorrichtungen dienen dazu, die Zündung des Altöls in sicherer Weise zu bewerkstelligen.
- In die Wandung des Brennerkastens 14 und hineinreichend in den Brennertopf 18 ist weiterhin eine den Brennvorgang überwachende Fotozellenanordnung 24 (Fig. 2) eingebaut, wobei die dazu gehörende Fotozelle 25 im wesentlichen die vom Bereich der Mulde 27 innerhalb der Brennschale ausgehende Strahlung empfängt. Die Fotozellenanordnung 24 übernimmt die kontinuierliche Überwachung des Brennvorganges. Die Fotozellenanordnung 24, die im wesentlichen aus einem Okularrohr besteht, ist ferner mit einem Kühlluftstutzen 26 versehen, der mit Kühlluft beschickt wird, wobei diese bis an das Ende des Okularrohrs gelangt und ebenfalls in den Brennbereich der Mulde einbläst. Damit wird gewährleistet, daß der Brennbereich immer mit Verbrennungsluft versorgt ist, so daß, solange noch unverbranntes Altöl sich in der Brennschale 21 befindet, auch noch eine Verbrennung unterhalten wird. Erst wenn kein brennbares Material mehr vorhanden ist, erlischt die Flamme, wobei dieses Erlöschen durch die Fotozellenanordnung 24 dann auch sicher beobachtet wird.
- Anhand der Fig. 1 und 7 wird die Luftführung erläutert. Die Ansaugöffnungen für die zu erwärmende Raumluft und die der Brennluft liegen oberhalb des Fußbodens etwa in einer Höhe von 1,40 Metern. Diese Anordnung ist gewählt worden, damit keine Dämpfe niedrig siedender organischer Verbindungen im Fußbodenbereich angesaugt werden, die eventuell zu einer Verpuffung innerhalb des Brennkammervolumens führen könnten.
- Eine Ansaugöffnung 70 für die Brennluft zeigt Fig. 7. Über eine Leitung 71 wird die angesaugte Luft einem Brennluftgebläse 72 zugeführt, das die Verbrennungsluft, dosiert nach der entsprechenden Wärmeleistung, in den Brennerkasten hineindrückt. Die Luft verteilt sich innerhalb des Brennerkastens und wird durch die Perforationen 20 in den Brennertopf hineingedrückt, wo die Verbrennung stattfindet, bzw. die Brenngase erzeugt werden. Innerhalb der Brennkammer 30 erfolgt dann die Nachverbrennung. Die verbrannten Gase treten in den Wärmetauscher 13 ein und verlassen ihn als Abgas durch die Abgasleitung 34.
- Gleichzeitig wird durch eine im Querschnitt größere Öffnung 74 die Raumluft, bzw. die zu erwärmende Frischluft angezogen und durch einen Führungskanal 75 einem Warmluftgebläse 76 zugeführt, das die zu erwärmende Luft nach oben durch den Wärmetauscher 13 an die durch die Abgase erwärmten Tauscherelementen führt. Die erwärmte Luft gelangt durch den Kopf 77 der Therme 10 an verschiedene Luftaustritte: Luftaustritt 78 im oberen Bereich sowie einen unteren Luftaustritt 79 im unteren Bereich. Der Luftführungsweg ist durch entsprechend isolierte Wandungen des Gehäuses 11 isoliert. Insbesondere wird verhindert, daß die heißen Brennerteile im Inneren der Vorrichtung 10 überhaupt mit der Außenwelt in Kontakt kommen können. Ein Verbrennen an den äußeren Teilen der Vorrichtung ist daher nicht möglich.
- Weiterhin ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, noch ein Tankfüllanzeiger 80 mit einem entsprechenden Schwimmer 81 und am Sumpf 5 eine Ölablaßschraube 82 vorgesehen. Die Brennschale 18 einschließlich der zusätzlichen Heizvorrichtung ist in einem gegenüber dem Gehäuse herausziehbaren Schubkasten 83 angeordnet.
- Für den sicheren Betrieb ist außerdem noch eine weitere Sicherung vorgesehen. Für den Fall, daß trotz der Überwachung durch die Fotozellenanordnung 24 die Flamme erlöschen sollte und die Ölzufuhr nicht unterbrochen wird, läuft nach einer gewissen Zeit unverbrannter Brennstoff über den Rand der Brennschale 21. Zum Abfühlen dieser Fehlfunktion ist ein Überlaufkontrollfühler 87 im unteren Teil des Gehäuses vorgesehen. Die Steuerung der Ofenfunktion geschieht über eine elektronische Steuerung 88, die in einem Schaltkasten seitlich am Gehäuse 11 angebracht ist.
- Zu Beginn des Zünd- und Brennvorganges ist die Brennschale 21 leer. Nach Einschalten der Warmlufttherme werden die Heizwendel 23 und die Hochtemperaturwendel 28 mit Heizstrom beaufschlagt. Sie lassen die Schale auf eine Gesamttemperatur von etwa 400°C und im Muldenbereich auf 800 C erwärmen. Mit Hilfe des Temperaturfühlers 37 wird die Temperatur der Brennschale 21 laufend überwacht. Bei Erreichen der für das Verbrennen und Zünden erforderlichen Temperatur wird die Ölpumpe 2 in Betrieb gesetzt. Ein dünner Strom von Altöl wird über die Leitung und über den Zuflußstutzen 8 in Bewegung gebracht und fließt in feiner Tropfenform über die Mündung 50 in die Brennschale 27. Zu diesem Zeitpunkt ist auch die Zündvorrichtung 45 bzw. 46 in Tätigkeit getreten. Der erste Tropfen, der auf die erhitzte Mulde fällt, zerplatzt dort und wird sofort intensiv und kurzzeitig verdampft. Wie Versuche gezeigt haben, erfolgt sofort eine Zündung, so daß das weitere, nachströmende Altöl ebenfalls sofort in Brand gesetzt wird.
- Die Widerstandsdrahtwendel 23 bleibt während dieses ersten Zündvorganges noch eingeschaltet, wird jedoch auf einer niedrigeren Temperatur gehalten. Die weiteren, auftreffenden Öltröpfchen zerplatzen und geraten sofort in intensiven Kontakt mit der Brennschalenoberfläche. Da die Zündtemperatur überschritten ist, zündet das sich oberhalb der Brennschale befin- . dende Brennstoff-Luftgemisch sofort. Sobald die Fotozellenanordnung 24 das Entzünden beobachtet hat, wird auch das Gebläse 72 eingeschaltet, das für einen ständigen Brennluftstrom sorgt.
- Nach einer gewissen, einstellbaren Zeitverzögerung hat die Flamme, die von der Brennschale ausgeht, die Brennschale soweit erhitzt, daß sich die Verbrennung selbst unterhält. Dabei ist vorausgesetzt, daß die Brennschale eine relativ hohe Wärmekapazität aufgrund ihres Materials hat.
- Für den Fall, daß nach einer gewissen Zeit, beispielsweise vier Sekunden, eine Zündung nicht erfolgt, schaltet über ein Zeitverzögerungsrelais die Ölpumpe 2, sowie nach einer weiteren Zeitverzögerung auch das Gebläse 72 ab. Nach einer gewissen Zeit kann dann der Zündvorgang wiederholt werden. Üblicherweise ist jedoch eine Zündwiederholung nicht erforderlich. Während des Verbrennens ist zum Unterhalt der Flamme nur die Ölpumpe 2 und das Brennluftgebläse 72 in Betrieb. Die weiteren, in der Beschreibung genannten Aufheiz- und Zündvorrichtungen sind in dieser Zeit abgeschaltet. Das anlaufende Warmluftgebläse drückt Raum- oder Außenluft durch die verschiedenen Wärmeaustauscher. Die erwärmte Luft gelangt nirgends direkt in Kontakt mit den Abgasen.
- Der Abschaltvorgang der Vorrichtung 10 wird durchgeführt, indem der Ölstrom durch Abschalten der Ölpumpe 2 unterbrochen wird. Nach einer weiteren Zeitverzögerung wird das Brennluftgebläse 72 ausgeschaltet. Solange noch brennbare Altölreste sich innerhalb der Schale befinden, werden diese durch die geringen Luftmengen, die durch die Fotozellenanordnung 24 und das stillstehende Brennluftgebläse 72 gesogen werden, noch verbrannt und die Flamme von der Fotozelle 25 beobachtet. Die Widerstandsdrahtwendel 23 wird eingeschaltet und damit das Pyrolysieren eingeleitet. Nach Beendigung des Verbrennungsvorganges hat sich in der Schale aufgrund der relativ großen Mengen an Fremdstoffen im Altöl eine zähe, feste Bitumen- schlacke gebildet, die jedoch zum großen Teil noch Kohlenstoff und andere brennbare Substanzen enthält. Die Widerstandsdrahtwendel 23 heizt die Brennschale bis auf eine Temperatur von 600 bis 700°C auf. Die brennbaren Rückstände werden dann pyrolysiert und auf der erhitzten Schale verbrannt. Es zeigt sich, daß die feste Bitumenschlacke bei diesem Pyrolysiervorgäng zu Reststaub zerfällt, der nach Herausziehen des Kastens mit der Brennschale problemlos zu entfernen ist. Die Pyrolyse der Bitumenschlacke dauert etwa fünf Minuten. Nach dieser Zeit schaltet sich die Wendel 23 wieder ab.
- Da das Heizaggregat einschließlich der Brennschale sich in einem Schubkasten 83 befindet, kann dieser Teil der Vorrichtung herausgezogen werden. Wartungs- und Reparaturarbeiten sind wesentlich erleichtert.
- Die vorstehend beschriebene Vorrichtung eignet sich sowohl zur Beheizung von Räumen als auch zur Erzeugung von Dampf oder Heißwasser. Sie kann vollautomatisch in Betrieb gehalten werden. Ihre Wartung ist weitgehend problemlos. Insbesondere werden die Aschemengen auf ein bisher bei sogenannten Altölöfen nicht gekanntes Maß reduziert. Beim Betrieb hat sich außerdem gezeigt, daß Flugasche, die eventuell umweltbelastende Anteile an Schwermetall enthält, ohne weiteres über Filtervorrichtungen beseitigt werden kann.
- Durch den lamellenbestückten Mantel der Brennkammer 30 wird außerdem ein intensiver Wärmeaustausch durchgeführt. Diese Lamellen bestehen beispielsweise aus Kupfer. Die Luftaustrittsöffnungen sind regelbar in Richtung und Intensität. Die Abgastemperaturen liegen nach Messungen bei etwa 180 bis 200° C. Der COZ-Gehalt der Abgase wird mit etwa 10 Vol.-% gemessen. Damit ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von 92%. Durch die Dosierbarkeit der Verbrennungsluft über das Brennluftgebläse 72 und die des Altöls über die Ölpumpe 2 läßt sich auch praktisch eine stöchiometrische Verbrennung unterhalten. Der Rußgehalt ist äußerst niedrig. Selbst zu Beginn des Verbrennungsvorganges sind nur äußerst geringe Rußmengen zu beobachten.
- Die Vorrichtung kann ohne weiteres noch bis zu einer Menge von 0,5 kg Altöl pro Stunde betrieben werden. Bei dieser geringen Zufuhr wird praktisch nur eine Unterhaltungsflamme in der Brennschale aufrechterhalten. Selbst bei diesen geringen Durchsatzmengen können noch stöchiometrische Bedingungen aufrechterhalten werden. Es ist möglich, in kurzer Zeit die Leistung wieder hochzufahren.
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